作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要領(lǐng)域之一,3D打印在全球范圍內(nèi)引起了極大的關(guān)注。它已經(jīng)不再只用于原型制作,而是逐漸向批量生產(chǎn)最終零部件邁進(jìn),并在某種程度上取代了傳統(tǒng)制造工藝的工作。
Merit3D作為一家領(lǐng)先的3D打印解決方案提供商,最近宣布成功交付有史以來(lái)最大的3D打印訂單,該訂單涉及100萬(wàn)個(gè)零件的生產(chǎn)。這一壯舉引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注,并為3D打印技術(shù)的未來(lái)發(fā)展帶來(lái)了新的希望和機(jī)遇。這家位于佛羅里達(dá)州的公司,是如何完成這筆訂單的,為什么不直接使用注塑成型而是3D打?。?br />
這一切都始于供應(yīng)鏈中斷。
Adhesive Technology是環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品供應(yīng)商,該公司采用定制設(shè)計(jì)的注塑提環(huán)將其兩種相關(guān)產(chǎn)品連接在一起,并能保證產(chǎn)品在運(yùn)輸或零售貨架上不會(huì)分離。然而,現(xiàn)在出現(xiàn)了問(wèn)題,由于這部分塑料部件的供應(yīng)中斷,Adhesives Technology的運(yùn)營(yíng)幾乎陷入癱瘓狀態(tài)。
如果在美國(guó)本土通過(guò)注塑來(lái)生產(chǎn),單單為制作Adheasives提環(huán)的一個(gè)版本所需的多腔模具,重新制作就可能需要花費(fèi)數(shù)十萬(wàn)美元。在聽(tīng)說(shuō)Merit3D使用3D打印大規(guī)模生產(chǎn)零件方面的實(shí)力后,Adheasives選擇了與Merit3D合作。
Merit3D最開(kāi)始對(duì)提環(huán)進(jìn)行3D掃描,創(chuàng)建數(shù)字文件,然后進(jìn)行打印測(cè)試。但在最終的產(chǎn)品成本評(píng)估上超出了預(yù)算,為此Merit3D 的工程師花了兩周時(shí)間來(lái)評(píng)估提環(huán)的用途和特性并重新設(shè)計(jì)。通過(guò)幾次迭代,他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)更小、更輕、美觀且使用更少材料的零件。這個(gè)新設(shè)計(jì)還是通用的,它適用于兩種以前具有不同提環(huán)的產(chǎn)品。
Merit3D給出的通用提環(huán),讓3D打印的成本大幅下降,Adhesives Technology隨后增加了他們與Merit3D的訂單。盡管此時(shí)3D打印的提環(huán)仍比注塑成型的提環(huán)更貴,但它的優(yōu)勢(shì)在于不斷創(chuàng)新和改進(jìn)的附加值。同時(shí),Merit3D首席執(zhí)行官Spencer Loveless表示,將在生產(chǎn)50萬(wàn)件的時(shí)候?qū)μ岘h(huán)再次迭代,讓它可以兼容現(xiàn)有的所有產(chǎn)品。
如今,Merit3D每周通過(guò)他們的10臺(tái)Photocentric 3D打印機(jī),結(jié)合巴斯夫的EPD 1006樹(shù)脂材料,向Adhesives Technology交付4萬(wàn)個(gè)零件。但Merit3D仍然與Photocentric及其原材料供應(yīng)商合作,試圖尋找性能和成本的最佳組合,以便開(kāi)發(fā)出更薄的提環(huán),同時(shí)確保具備與目前相同甚至更好的機(jī)械性能。
盡管3D打印徹底改變了原型制作領(lǐng)域,但要與注塑成型競(jìng)爭(zhēng)大規(guī)模生產(chǎn),這是一場(chǎng)材料之戰(zhàn)。除了技術(shù)上有待改進(jìn),政策的支持也在這個(gè)項(xiàng)目中起到了關(guān)鍵作用。還記得拜登政府為振興美國(guó)制造業(yè)推出的AM Forward計(jì)劃嗎?
這項(xiàng)名為“增材制造前進(jìn)”的新計(jì)劃旨在把大型制造商與美國(guó)供應(yīng)商配對(duì),以幫助他們更廣泛地使用3D打印技術(shù)。這將降低成本并提高美國(guó)中小企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,并減少大型制造商和國(guó)防承包商對(duì)海外公司的依賴。在這一背景下,Merit3D利用州級(jí)回流補(bǔ)助金購(gòu)買(mǎi)設(shè)備和機(jī)器人,從而降低了Adhesives Technology項(xiàng)目的成本。
這份百萬(wàn)個(gè)3D打印部件訂單可以被視為3D打印與注塑成型之間的競(jìng)爭(zhēng)。我們也可以從中獲得一些啟示,即3D打印已經(jīng)具備了規(guī)?;可a(chǎn)的能力,但在材料方面仍需取得更大的突破以進(jìn)一步降低成本。同時(shí),要使3D打印比注塑成型更具優(yōu)勢(shì),必須充分發(fā)揮其設(shè)計(jì)的靈活性和持續(xù)改進(jìn)能力。換句話說(shuō),需要重新設(shè)計(jì)零件使其輕量化,利用拓?fù)鋬?yōu)化和晶格結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)元素,并根據(jù)反饋進(jìn)行不斷的迭代。
除了3D打印技術(shù)本身的努力外,國(guó)家層面的推動(dòng)也將加速這一創(chuàng)新型技術(shù)的應(yīng)用。這些經(jīng)驗(yàn)是我們需要借鑒的,當(dāng)越來(lái)越多的大訂單出現(xiàn),并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上的突破時(shí),這個(gè)行業(yè)也將真正看到曙光的到來(lái)。
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